[發(fā)明專(zhuān)利]基于氧化苯并呋喃結(jié)構(gòu)光驅(qū)動(dòng)分子馬達(dá)的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111105598.7
• 申請(qǐng)日: 2021-09-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113831309B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-02-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭芬;張臣;李全;曾明華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 湖北大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C07D307/83
• 分類(lèi)號(hào): C07D307/83;C07D307/92;C07C51/09;C07C59/84;C07C51/347;C07C57/30;C07C45/45;C07C49/675;C07C41/16;C07C43/225;C07C41/24;C07C43/20;C07C213/06;C0
• 代理公司: 鄭州博駿知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 41222
• 代理人: 樊超越

本發(fā)明涉及含氧化苯并呋喃結(jié)構(gòu)分子馬達(dá)的制備方法以及應(yīng)用，屬于有機(jī)化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。第一個(gè)馬達(dá)以3?甲基?2,3?二氫菲?4(1H)?酮和2?香豆冉酮為原料，第二個(gè)馬達(dá)以3?甲基?2,3?二氫菲?4(1H)?酮和萘并[1,2?b]呋喃?2(3H)?酮為原料，第三個(gè)馬達(dá)以3?甲基?2,3?二氫菲?4(1H)?酮和6?異丙基苯并呋喃?2(3H)?酮為原料，在四氯化鈦和1,8?二氮雜二環(huán)十一碳?7?烯存在下，無(wú)水四氫呋喃溶劑中，均發(fā)生親核加成反應(yīng)制備而得。本發(fā)明反應(yīng)條件溫和，無(wú)需加入強(qiáng)酸和強(qiáng)堿，對(duì)設(shè)備要求低，降低了操作成本；反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生三廢少，環(huán)境污染程度低；所得到產(chǎn)物馬達(dá)結(jié)構(gòu)新穎且在分子器件領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有機(jī)化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一系列苯并呋喃結(jié)構(gòu)分子馬達(dá)化合物的制備方法。

背景技術(shù)

分子馬達(dá)是響應(yīng)特定刺激，以明確且可控的方式移動(dòng)其亞分子成分以產(chǎn)生機(jī)械功的分子。在納米尺度上產(chǎn)生機(jī)械功和受控運(yùn)動(dòng)是非常重要且前瞻性的。在這個(gè)水平上，分子馬達(dá)在來(lái)自周?chē)肿拥臒o(wú)處不在的熱噪聲下處于平衡狀態(tài)，并且必須抵抗這種布朗運(yùn)動(dòng)的影響。因此，粘性力比慣性力強(qiáng)許多數(shù)量級(jí)，宏觀電機(jī)使用的定律和物理方法不適用于分子水平。因此，分子馬達(dá)必須采用不同的機(jī)制來(lái)吸收能量，從而完成一個(gè)機(jī)械循環(huán)，以一種對(duì)環(huán)境做功的方式驅(qū)使它們遠(yuǎn)離熱平衡。

受生物馬達(dá)的復(fù)雜性和完美性的啟發(fā)，科學(xué)家開(kāi)發(fā)了人造分子馬達(dá)，可以相對(duì)容易地制造、在不同環(huán)境中使用不同方法進(jìn)行操縱和激活，并能夠執(zhí)行不同類(lèi)型的任務(wù)。人造分子馬達(dá)引起了人們極大的興趣，在醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)和信息技術(shù)方面提供無(wú)數(shù)應(yīng)用的機(jī)會(huì)。目前已有不同類(lèi)型的人造分子馬達(dá)，例如有機(jī)馬達(dá)，例如基于DNA的馬達(dá)。此外，還有其他類(lèi)型的系統(tǒng)基于大納米粒子、納米管或其他微結(jié)構(gòu)的馬達(dá)。

與任何發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，提供燃料的能源非常重要。有一些分子馬達(dá)會(huì)響應(yīng)各種刺激而運(yùn)行，例如pH值變化、電場(chǎng)影響、光、或化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)影響等。因?yàn)楣庠试S通過(guò)特定的時(shí)空控制遠(yuǎn)程激活，而無(wú)需物理接觸分子或干擾其周?chē)h(huán)境，無(wú)需添加新鮮反應(yīng)物，也無(wú)需在工作循環(huán)的任何步驟產(chǎn)生廢物。因此，光驅(qū)動(dòng)的分子馬達(dá)顯得更為突出。盡管光激活方法存在一些限制，一些分子馬達(dá)在長(zhǎng)時(shí)間照射后可能會(huì)不可逆轉(zhuǎn)地退化，或它們需要與當(dāng)?shù)丨h(huán)境不兼容的波長(zhǎng)等等；然而光驅(qū)動(dòng)的分子馬達(dá)由于光對(duì)于環(huán)境較低的污染性以及光的便利性依舊吸引著光驅(qū)動(dòng)分子馬達(dá)研究者的目光。

目前，光激活有機(jī)分子馬達(dá)仍然無(wú)法達(dá)到其化學(xué)驅(qū)動(dòng)生物對(duì)應(yīng)物的效率和復(fù)雜性，仍然需要進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)出更有效的分子馬達(dá)及其合成方法。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)峁┮幌盗醒趸讲⑦秽Y(jié)構(gòu)的光驅(qū)動(dòng)分子馬達(dá)(命名為馬達(dá)1，2，3)，分子馬達(dá)1，2，3的結(jié)構(gòu)為：

本發(fā)明第二個(gè)目的提供上述氧化苯并呋喃結(jié)構(gòu)光驅(qū)動(dòng)分子馬達(dá)的合成方法，合成路線為：

具體合成方法包括如下步驟：

以3-甲基-2,3-二氫菲-4(1H)-酮(化合物7)和2-香豆冉酮(化合物8)為原料，在四氯化鈦(TiCl₄)和1,8-二氮雜二環(huán)十一碳-7-烯(DBU)作用下反應(yīng)，鹽酸淬滅，粗品硅膠柱色譜分離得到氧化苯并呋喃結(jié)構(gòu)的光驅(qū)動(dòng)分子馬達(dá)1。

以3-甲基-2,3-二氫菲-4(1H)-酮(化合物7)和萘并[1,2-b]呋喃-2(3H)-酮(化合物12)為原料，在四氯化鈦(TiCl₄)和1,8-二氮雜二環(huán)十一碳-7-烯(DBU)作用下反應(yīng)，鹽酸淬滅，粗品通過(guò)硅膠柱色譜分離得到氧化苯并呋喃結(jié)構(gòu)的光驅(qū)動(dòng)分子馬達(dá)2。

以3-甲基-2,3-二氫菲-4(1H)-酮(化合物7)和6-異丙基苯并呋喃-2(3H)-酮(化合物15)為原料，在四氯化鈦(TiCl₄)和1,8-二氮雜二環(huán)十一碳-7-烯(DBU)作用下反應(yīng)，粗品通過(guò)硅膠柱色譜分離得到氧化苯并呋喃結(jié)構(gòu)的光驅(qū)動(dòng)分子馬達(dá)3。